Kurbelgehäuseentlüftungsleitung
Die Erfindung betrifft eine Kurbelgehäuseentlüftungsleitung einer Brennkraftmaschine zum Ableiten von Blow-By-Gasen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 24 32 782 Al ist eine
Kurbelgehäuseentlüftungsleitung von Brennkraftmaschinen bekannt, mit einer vom Kurbelgehäuse zum Ansaugsystem führenden Entlüftungsleitung, wobei die Mündungsstelle der Entlüftungsleitung am Ansaugsystem elektrisch beheizbar ist.
Rohrleitungssysteme, die fluide Medien transportieren, müssen bei tiefen Temperaturen vor Auskühlung geschützt werden, um ein Einfrieren des Mediums zuverlässig zu verhindern. Insbesondere im Bereich der Kurbelgehäuseentlüftung von Hubkolbenmotoren besteht die Gefahr der Vereisung in dort vorhandenen Rohrleitungssystemen. Beim Betrieb von Hubkolbenmotoren treten Gase, sogenannte Blow-By-Gase, aus dem Brennraum über den Bereich zwischen Kolben bzw. Kolbenringen in den Kurbelraum. Die Durchblasegase vermischen sich im Kurbelraum mit Motoröl, das dort u.a. in Form von Ölnebel vorhanden ist. Die Pumpbewegung der Kolben setzt diese Öldämpfe und Gase unter Druck. Zum Schutz der Umwelt muss ein Entweichen dieser Gase verhindert werden. In einem herkömmlichen Kurbelgehäuseentlüftungssystem werden die mit Öl vermischten Blow-By-Gase aus dem Kurbelraum über einen oder mehrere Kanäle an die höchste Stelle des Motors,
üblicherweise der Zylinderkopf, geleitet. Die Einleitung der Gase erfolgt im Zylinderkopf an einer oder mehreren spritzölgeschützten Stellen. Es erfolgt die Ölabscheidung, d.h. die Trennung des von den Blow-By-Gasen aufgenommenen Motoröls . Die von Öl gereinigten Blow-By-Gase werden dann an einer Stelle, z.B. vor der Drosselklappe, dem Ansaugsystem des Motors zugeführt. Bei noch nicht betriebswarmem Motor enthalten die Durchblasegase Kraftstoffdämpfe und Wasserdampf, so dass die Gefahr einer Vereisung besteht. Eine defekte, verstopfte oder vereiste Entlüftung führt zu einem großen Druck im Kurbelgehäuse, der das Schmieröl aus den Dichtungen (z.B. an Kurbelwelle, Ölwanne oder aus der Öffnung für den Ölmeßstab) drückt. Es entsteht ein großer Ölverlust, der zu Motorschäden und zu Umweltbelastungen führt.
Nachteilig bei in der Praxis bekannten Systemen, die ein Einfrieren der Kurbelgehäuseentlüftung mittels elektrischer Beheizung verhindern, ist die Verwendung eines zusätzlichen Heizaggregates, welches außerdem den Stromhaushalt des Kraftfahrzeugs belastet.
Der Erfindung liegt daher als technisches Problem die Bereitstellung einer Kurbelgehäuseentlüftungsleitung der eingangs genannten Art zugrunde, welche mit vergleichsweise geringem technischen Aufwand, ohne den Stromhaushalt eines Kraftfahrzeugs zu belasten, realisierbar ist und welche die vorgenannte Vereisungsgefahr wirksam verhindert.
Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung einer Kurbelgehäuseentlüftungsleitung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Die erfindungsgemäße Kurbelgehäuseentlüftungsleitung einer Brennkraftmaschine zum Ableiten von Blow-By-Gasen aus dem
Ölabscheider und zum Einleiten in die Reinluftleitung weist gemäß Anspruch 1 Mittel zum Aufwärmen der Einleitungsstellen in die Reinluftleitung auf, wobei die Aufwärmmittel eine an den Kühlmittel- oder Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine angeschlossene und innerhalb der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung bis zur Einleitungsstelle verlaufende Zirkulationsleitung umfasst. Durch die Verwendung des bereits in der Brennkraftmaschine vorhandenen Kühlmittel¬ oder Schmierölkreislaufs ergeben sich in günstiger Weise Einsparungen. Zum einen entfällt eine aufwendige elektrische Beheizung des Anschlussstutzens, da die vorhandene Wärme der Brennkraftmaschine gezielt zur Erwärmung des Stutzens genutzt wird, zum anderen können daher der Leitungssatz und das Steuergerät der Brennkraftmaschine vereinfacht werden. Ferner wird in der Folge als ein weiterer Vorteil der Stromhaushalt des Kraftfahrzeugs nicht belastet.
In einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 ist die Zirkulationsleitung an der Einleitungsstelle mit der Reinluftleitung und/oder der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung fest verbunden.
Bei einer nach Anspruch 3 weitergebildeten
Kurbelgehäuseentlüftungsleitung erfolgt die feste Verbindung mittels Klemmung, Verlöten, Verschweißen oder Verschrauben. Der hier zwischen Zirkulationsleitung und Anschlußstutzen geschaffene Wärmeübergang verhindert in vorteilhafter Weise gezielt ein Vereisen der Einleitungsstelle und damit einen Druckanstieg im Kurbelraum.
Gemäß einer Weiterbildung nach Anspruch 4 ist das Medium in der Zirkulationsleitung mittels eines Thermostaten regelbar.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Kurbelgehäuseentlüftungsleitung sind Gegenstand der Unteransprüche und der Beschreibung.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung weiter beschrieben. In dieser zeigt auf schematische Weise
Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Kurbelgehäuseentlüftungsleitung, Fig. 2 einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen
Kurbelgehäuseentlüftungsleitung, Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Reinluftleitung mit
Einleitungsstelle, Fig. 4 eine bevorzugte Ausführung einer wärmeleitenden
Zirkulationsleitung mit Mündungsstutzen, Fig. 5 ein Wärmemanagement einer Kurbelgehäuseentlüftung.
Figur 1 zeigt eine von einem Ölabscheider 2 abzweigende Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 1, welche an ihrem Ende über einen Anschlußstutzen 3 in eine nicht dargestellte Reinluftleitung einmündet. Die in der Entlüftungsleitung 1 befindliche nicht gezeigte fluidführende Zirkulationsleitung ist über einen temperaturgeregelten Bypass 4 mit einem vorderen Abschlußdeckel 5 Λ an einer Zylinderkopfhaube 5 verbunden. Hierdurch erfolgt der Anschluß der fluidführenen Zirkulationsleitung bevorzugt an den bereits vorhandenen Kühlmittel- oder Schmierölkreislauf des Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) . Die Durchströmung des Bypass 4 findet nur bei niedrigen Aussentemparaturen statt, wobei die Regelung des Durchflusses mittels eines nicht gesondert dargestellten Thermostaten erfolgt.
Figur 2 zeigt einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 1 mit einer fluidführenden
Zirkulationsleitung 6, die bis in den Anschlußstutzen 3 hineinreicht. Als Werkstoffe für den Anschlußstutzen 3 und die Zirkulationsleitung 6 können Metalle oder Metall- Legierungen, wie z.B. Aluminium, Edelstahl, Kupfer, Messing etc., Einsatz finden. Durch geeignete Materialauswahl und Massenverteilung lässt sich die Wärmeleitung gezielt steuern, beispielsweise durch die Verwendung eines massiven Anschlußstutzens 3 aus Kupfer als Energiespeicher. Der Kupferstutzen 3 leitet die Wärme direkt an die kritische Stelle, an der die Entlüftungsgase auf die Frischluft treffen. Hier besteht bei tiefen Temperaturen Einfriergefahr.
Die Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine Reinluftleitung 7, in den die in der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 1 befindliche fluidführende Zirkulationsleitung 6 bis an den zu beheizenden oder zu kühlenden Anschlußstutzen 3 in den Reinluftbereich 7 der Ansaugleitung des Motors geführt ist. Durch die erfindungsgemäße Aufwärmung oder Beheizung der temperaturkritischen Einleitungsstelle 8 für insbesondere Kurbelgehäuse-Entlüftungsgase in den Reinluftbereich 7 der Ansaugleitung des Motors wird ein Einfrieren der Einleitstelle 8 bei tiefen Außentemperaturen wirksam verhindert. Darüber hinaus kann auch eine Kühlung der Einleitstelle 8 verwirklicht werden.
Die Fig. 4 zeigt eine bevorzugte Ausführung einer wärmeleitenden Zirkulationsleitung 6 mit Anschlußstutzen 3. Die Ausgestaltung des Anschlußstutzens 3 und der Zirkulationsleitung 6 in Größe, Form und Wandstärke sind weitestgehend beliebig. Die Befestigung der
Zirkulationsleitung 6 an ihrem dem Stutzen 3 zugewandten Ende kann z.B. mittels Löten, Schweißen, Klemmen, Schrauben oder anderen geeigneten, die Wärmeleitung zulassenden Verbindungsmöglichkeiten erfolgen. Durch diese feste
Verbindung der Zirkulationsleitung 6 mit dem Anschlußstutzen 3 ist der Wärmeübergang gewährleistet und verhindert somit in vorteilhafter Weise das Zufrieren der Einleitungsstelle 8. In Fig. 5 ist schematisch vereinfacht das Wärmemanagement einer Kurbelgehäuseentlüftung dargestellt. Beim Betrieb von Hubkolbenmotoren treten Gase, sogenannte Blow-By-Gase, aus dem nicht gesondert dargestellten Brennraum über den Bereich zwischen Kolben bzw. Kolbenringen in den Kurbelraum 9 des Zylinderkurbelgehäuses 10. Die Blow-By-Gase enthalten neben unverbrannten Kraftstoffanteilen das ganze Spektrum an Emissionen wie das Abgas. Der Anteil der Kohlenwasserstoff- Konzentration in den Blow-By-Gasen kann, abhängig vom Lastzustand des Motors, ein Vielfaches der in den Abgasen enthaltenen HC-Konzentration betragen. Die Blow-By-Gase vermischen sich im Kurbelraum 9 mit Motoröl, das dort u.a. in Form von Ölnebel vorhanden ist. Durch die motorlastabhängige Menge der Blow-By-Gase und durch die translatorische Kolbenbewegung entsteht ein drehzahlabhängiger Überdruck im Kurbelraum 9 unterhalb der Kolben 11. Da der Kurbelraum 9 über Kanäle für Ölrücklauf 23, Kurbelgehäuseentlüftung 1 und einen optional vorhandenen Kettenschacht 12 mit dem Zylinderkopf 13 bzw. -haube verbunden ist, liegt der Überdruck auch an diesen Stellen im Motorinneren an.
Die mit Öl vermischten Blow-By-Gase werden aus dem Kurbelraum 9 über einen oder mehrere Kanäle, dargestellt durch Pfeile (siehe Legende) , an die höchste Stelle des Motors, üblicherweise der Zylinderkopf 13, geleitet. Die Einleitung der Gase erfolgt im Zylinderkopf 13 an einer oder mehreren, nur schematisch dargestellten, spritzölgeschützten Stellen 13 Λ . Im sogenannten Abscheideraum 14 des Ölabscheiders, der hier bevorzugt außerhalb des Motors angeordnet ist, erfolgt die Ölabscheidung, d.h. die Trennung des von den Blow-By- Gasen aufgenommenen Motoröls. Der Ölabfluß (dargestellt durch
Pfeile, siehe Legende) zur Ölwanne 9Λ geschieht über eine Ölrücklaufleitung 23, die ein Rückfließen des Öls in den Kurbelraum 9 realisiert. Die weitgehend motorölfreien Blow- By-Gase (dargestellt durch Pfeile, siehe Legende) werden über die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 1 in Richtung Reinluftleitung 7 geführt. Hierbei werden die an der in der Entlüftungsleitung 1 befindlichen fluidführenden Zirkulationsleitung 6 vorbeiströmenden Gase, wobei die Zirkulationsleitung 6 hier bevorzugt mit einem bereits vorhandenen Kühlmittel- oder Schmierölkreislauf 15 des Motors verbunden ist, mittels Konvektion und/oder Wärmeleitung aufgewärmt.
Der Kühlmittel- oder Schmierölkreislauf 15 enthält vorzugsweise noch einen Ausgleichsbehälter 17. Wie hier schematisch gezeigt, reicht die Zirkulationsleitung 6 bis in den Anschlußstutzen 3 für die Reinluftleitung 7 hinein und ist mit diesem fest verbunden; durch entsprechende Wärmeleitung wird auch der Anschlußstutzen 3 erwärmt. Durch das Vorerwärmen der Blow-By-Gase und des Anschlußstutzens 3 wird vor allem eine durch das Vorhandensein von Wasserdampf bei noch nicht betriebswarmem Motor bedingte Eisbildung insbesondere an der Einleitungsstelle 8, die mit kalter Frisch-/Reinluft in Kontakt steht, verhindert. Eine derartige Heizung bzw. Kühlung ist einfach zu realisieren und wegen des zur Verfügung stehenden Heiz-/Kühlmediums kostengünstig.
Die über einen Luftfilter 17 und einen
Heißfilmluftmassenmesser 18 angesaugte Frisch-/Reinluft wird vermischt mit den Blow-By-Gasen anschließend über einen Verdichter 19 eines Abgasturboladers (ATL) , einen Ladeluftkühler 20 und eine Ladeluftverteilung 21 in die Ansaugleitung 22 einer Brennkraftmaschine geführt. Die Abgase der Brennkraftmaschine werden über eine Turbine 24 des ATL
und über eine Abgasnachbehandlungseinheit 25 in die Atmosphäre geleitet.